Existence atome dans la nature. Différence atomes assemblés/molécule

[Dialecticus]

Bonjour,

Je recherche une explication sur l'existence des atomes dans la nature.

Excusez-moi de mon niveau, je n'ai que des notions en chimie, pas de connaissances approfondies

Première question :

En fait, il semble que l'atome existe rarement seul dans la nature.
Il est toujours en liaison avec d'autres atomes.
On parle ainsi de molécule d'oxygène O2, d'hydrogène H2, etc...

L'atome seul dans la nature est-il rarissime ?

Deuxième question :
Cependant, une barre de fer est bien fait d'atomes de fer liés entre eux par leurs électrons, de même le graphite et le diamant, on ne parle pas alors ni de molécule de fer ni de carbone.

Peut-on m'expliquer la différence entre molécule et atomes assemblés ? Les deux sont également le résultat de liaisons électroniques.
Dans ce cas quel est la différence entre les deux ?


Cordialement

[Duke Alchemist]

Bonjour.

Il existe des atomes isolés à l'état naturel : ils font partis des gaz rares (ou nobles).
Ils correspondent à la dernière colonne de la classification périodique des éléments. Leur stabilité est liée à la saturation de leur couche périphérique saturée.
Un atome est un noyau positif entouré d'électrons, chargés négativement, répartis sur différentes "couches" (c'est pour simplifier).


Je propose ceci comme distinction (rapide) entre les deux :
- Une molécule est un ensemble d'atomes différents.
- A partir du moment où il n'y a qu'un seul type d'atomes (comme le fer ou le graphite), tu considères que c'est un édifice "atomique".
Les alliages (comme l'acier, le laiton,...) sont des édifices moléculaires.

Si quelqu'un veut infirmer ou confirmer mes propos

Cordialement,
Duke.

[HarleyApril]

euh, le graphite comme édifice monoatomique, je ne confirme pas

graphite et diamant sont tous deux formés uniquement de carbone
le premier est en feuillets aromatiques empilés (d'où la lubrification quand les feuillets glissent les uns contre les autres)
le second est en structure diamant tridimensionnelle

cordialement

[Edelweiss68]

Bonjour,

Je propose ceci comme distinction (rapide) entre les deux :
- Une molécule est un ensemble d'atomes différents.
- A partir du moment où il n'y a qu'un seul type d'atomes (comme le fer ou le graphite), tu considères que c'est un édifice "atomique".
Les alliages (comme l'acier, le laiton,...) sont des édifices moléculaires.

Et puis, une molécule de dioxygène, ça se dit nan? Et pourtant, il s'agit bien de deux fois le même atome...

[Duke Alchemist]

Bonjour HarleyApril,

Comment considères-tu le graphite alors ?

Et la fleur de soufre fait partie de quelle catégorie ?

Duke.

EDIT :

Et puis, une molécule de dioxygène, ça se dit nan? Et pourtant, il s'agit bien de deux fois le même atome...

En effet...
Je vais me coucher...

[HarleyApril]

tout à fait, je crois que Duke n'était pas en forme sur ce coup là

il ne faut pas confondre :
atome
corps pur simple
corps pur composé
(pas sûr que ce soit encore dans les programmes de chimie)

et alors, une molécule, c'est quoi ?
l'IUPAC donne cette définition :

molecule
An electrically neutral entity consisting of more than one atom (n>1). Rigorously, a molecule, in which must correspond to a depression on the potential energy surface that is deep enough to confine at least one vibrational state.

http://goldbook.iupac.org/M04002.html

j'en déduis qu'une molécule a donc plus d'un atome par définition

cordialement

[Dialecticus]

Bonjour Duke Alchemist,

Cela ne résout pas le problème de l'oxygène et de l'hydrogène.
On respire des molécules d'oxygène O2, on détecte des molécules d'hydrogène H2.
Pourquoi dit-on cela ? Sur quel concept est-ce basé ? Est-ce la nature gazeuse ?

On ne parle pas d'atomes O2, H2.
De la même manière, on ne parle pas de barre de fer en molécule de fer ou de diamant en molécule de carbone. La justification est-elle la nature solide ?

Cordialement

[curieuxdenature]

Bonjour Duke Alchemist,

Cela ne résout pas le problème de l'oxygène et de l'hydrogène.
On respire des molécules d'oxygène O2, on détecte des molécules d'hydrogène H2.
Pourquoi dit-on cela ? Sur quel concept est-ce basé ? Est-ce la nature gazeuse ?

On ne parle pas d'atomes O2, H2.
De la même manière, on ne parle pas de barre de fer en molécule de fer ou de diamant en molécule de carbone. La justification est-elle la nature solide ?

Cordialement

Bonjour

comme déjà dit la molécule est un arrangement de plusieurs atomes.
L 'état gazeux ne se limite pas à la température ordinaire, il vaut aussi pour les métaux en barre qui sont chauffés à température d'ébullition, là ils forment des vapeurs monoatomiques ou bien des molécules, comme O₂ ou N₂ ou comme Ne qui est un gaz monoatomique, Ne₂ n'existe pas sous sa forme gazeuse naturelle par exemple.

Le lithium qui est solide forme ainsi des molécules Li₂ à l'évaporation. Par contre la molécule Be₂ n'existe pas, la molécule ne peut pas plus se former que Ne₂ : leurs couches externes d'électrons sont suffisamment stables pour n'attirer aucun partenaire, en théorie c'est la cas des métaux de la seconde colonne du tableau périodique.

Quand les corps se solidifient, il y a un réarrangement différent, les métaux par exemple le font sous une forme de mailles bien périodiques, c'est le système cristallin. Les métalloïdes prennent une forme qu'on dit amorphe, un genre d'empilement pas trop bien structuré.

Ce n'est pas un sujet qui peut être épuisé en quelques lignes...

[Duke Alchemist]

Bonjour.

Je vais essayer de ne pas trop me tromper cette fois...
La stabilité d'une entité chimique repose essentiellement sur sa structure électronique (= la répartition des électrons autour du noyau).
Pour se stabiliser un élément chimique tend à saturer sa couche périphérique (et se rapprocher du gaz rare le plus proche -> règles de l'octet et du duet). Pour cela, il doit gagner ou perdre un (des) électron(s) et soit :
- il les capte/perd de "manière isolée" et cet élément deviendra un ion
ex1 : le chlore n'existe pas isolé dans la nature par contre il peut capter un électron (celui qu'il manque pour avoir la structure électronique de l'argon qui a sa couche saturée) et devient ainsi lion chlorure de formule Cl ^-.
ex2 : l'élément magnésium doit céder deux électrons afin de se stabiliser (structure électronique du néon Ne) : il donnera ainsi l'ion Mg²⁺

- il les partage avec un (ou plusieurs) autre(s) atome(s) (qui peu(ven)t être issu(s) du même élément chimique) et former une molécule.
ex1 : le chlore peut s'associer avec un autre atome de chlore : ils ont en commun deux électrons qui forment une liaison covalente et donner la molécule de dichlore Cl₂ (-> molécule homoatomique).
ex2 : le chlore peut aussi s'associer avec un atome d'hydrogène (qui ne peut former qu'une seule liaison lui aussi) pour donner la molécule de chlorure d'hydrogène HCl (-> molécule hétéroatomique)

Leur instabilité provient du fait qu'ils possèdent un ou plusieurs électrons célibataires : ce sont des radicaux libres et ces derniers réagissent facilement avec ce qu'ils trouvent.

Le fait que nous respirons de l'oxygène sous forme moléculaire (= dioxygène) provient du fait que pour se stabiliser l'oxygène doit partager ses électrons périphériques avec un autre atome d'oxygène (en formant une double liaison).
Même topo pour le diazote à part qu'il y aura une triple liaison entre les deux atomes d'azote.

Ai-je répondu à la question ?

Duke.

[Duke Alchemist]

Re-

On ne parle pas d'atomes O2, H2.
De la même manière, on ne parle pas de barre de fer en molécule de fer ou de diamant en molécule de carbone. La justification est-elle la nature solide ?

A partir du moment où il y a plusieurs atomes pour constituer un édifice (= un motif qui représente la substance), nous avons une molécule.
=> Le dioxygène est constitué de molécules de dioxygène qui contiennent chacune deux atomes d'oxygène (si si ! )

Maintenant, pour une substance donnée, quelque soit son état, le motif peut être un atome comme pour le fer, l'aluminium, le carbone (diamant ou graphite) (solide) mais aussi le néon (gaz) ou le mercure (liquide), les atomes sont plus ou moins liés (*).
La nature est ainsi faite : les atomes issus d'un même élément peuvent parfois aussi s'associer entre eux pour former un (gros) édifice stable.
(Voir les raisons plus ou moins bien abordées dans mon post précédent)


(*) Dans un solide, il y a des liaisons "rigides" qui font que les atomes/molécules ne bougent pas trop les uns par rapport aux autres,
dans un liquide, les liaisons sont plus "lâches" et les atomes/molécules glissent les uns sur les autres,
dans un gaz, les liaisons sont inexistantes et le gaz occupe toute la place qu'il peut.

Est-ce que cela répond à la question ?

Duke.

[Dialecticus]

Bonjour,

Ton argumentation pour les molécules m'a convaincu, le critère de l'édifice est valable pour H2, O2.

Cependant, pour le carbone et le fer, je voudrais savoir comment marche la cohésion des atomes entre eux.
Est-ce bien par des liaisons électroniques ne créant pas de structure et faisant intervenir des ions ?
Dans ce cas, il n'y aurait pas de structure, mais simplement une colle via des électrons manquants ?

Cordialement

[Edelweiss68]

Bonjour,

Je laisserais à quelqu'un d'autre le soin de détailler car ce n'est pas mon domaine de compétences mais:

- les ions n'existent qu'en solution donc ils n'interviennent pas dans la cohésion des atomes de fer entre eux (ni pour le diamant d'ailleurs)

- il y a des liaisons métalliques entre les atomes de Fer, ceci est possible grâce aux électrons entourant le noyau chargé positivement et permettant de contrebalancer les forces de répulsion

- ces électrons se baladent d'un atome de Fer à l'autre sans appartenir à l'un d'eux en particulier ce qui permet d'obtenir les propriétés du morceau de fer

- les atomes du diamant sont organisés en réseau, je crois que le principe est le même...

[chimhet]

Bonjour,
Voila une vaste question.
Je vais schématiser et prendre des exemples parlants (j'espère) mais stupides.
Les atomes sont comme les cellules .
Il existe des corps monoatomiques comme des corps monocellulaires.
Il existe des organismes multicellulaires (appelés molécules)

Le dessus s'ajoute ce que j'appellerais les "amas".
Le bout de plastique étant un amas de molécules de polymères ,
le morceau de sucre un amas de molécule de sucre, ou la goutte d'eau un amas de molécules d'eau.
comme le corail est un amas d'organismes multicellulaires ( si le corail est multicellulaire).

La barre de fer étant un amas d'atome de fer .

Bien sur, il y a des amas plus solides( durs à couper) que d'autres

La grosse différence entre molécules et amas , C'est que l'on peut toujours couper un amas en n'importe quel point ,mais pas n'importe comment, en respectant certains angles sur un diamant.

Alors qu'une molécule est difficile a couper en deux (cela s'appelle une réaction chimique) et que l'on obtient deux bouts d'une autre nature. Comme en coupant une barre de fer on en obtient 2,
en coupant un homme on en obtient 2 bouts mais par 2 hommes.

Finit les exemples foireux je m'enlise.